Ираст
Ираст ( / ˈ ɪr æ s t / IRR -ast , Шведский: [ˈy̌ːrast] ) — технический термин в ядерной физике , обозначающий состояние ядра с минимумом энергии (когда оно наименее возбуждено) при заданном угловом моменте . Yr — шведское прилагательное, имеющее тот же корень, что и английское «whirl» . Ираст — это превосходная степень года , и его можно перевести как «крутящийся », хотя буквально оно означает «самый головокружительный» или «самый сбитый с толку». Уровни ираста жизненно важны для понимания реакций, таких как нецентральные столкновения тяжелых ионов , которые приводят к состояниям с высоким спином. [1]
Yrare является сравнительным аналогом yr и используется для обозначения второго по величине энергетического состояния с данным угловым моментом.
Фон
[ редактировать ]Нестабильное ядро может распасться несколькими различными способами: оно может выбросить нейтрон , протон , альфа-частицу или другой фрагмент; он может излучать гамма-лучи ; он может подвергаться бета-распаду . Из-за относительной силы фундаментальных взаимодействий, связанных с этими процессами ( сильное взаимодействие , электромагнетизм и слабое взаимодействие соответственно), они обычно происходят с частотами именно в этом порядке. Теоретически у ядра очень малая вероятность испустить гамма-лучи, даже если оно могло бы выбросить нейтрон, а бета-распад происходит редко, если только оба других пути крайне маловероятны.
Однако в некоторых случаях прогнозы, основанные на этой модели, недооценивают общее количество энергии, выделяемой в виде гамма-лучей; то есть ядра, по-видимому, имеют более чем достаточно энергии для выброса нейтронов, но вместо этого распадаются в результате гамма-излучения. Это несоответствие находится по энергии ядерного момента импульса, [2] а документация и расчет уровней ираста для данной системы могут быть использованы для анализа такой ситуации.
Энергия, запасенная в угловом моменте атомного ядра, также может быть ответственной за испускание более крупных, чем ожидалось, частиц, таких как альфа-частицы, над одиночными нуклонами , поскольку они могут более эффективно уносить угловой момент. Однако это не единственная причина, по которой альфа-частицы испускаются преимущественно; Другая причина заключается просто в том, что альфа-частицы (ядра He-4) сами по себе энергетически очень стабильны. [3]
Ираст-изомеры
[ редактировать ]Иногда между двумя состояниями ираста существует большой разрыв. Например, ядро 95 Pd имеет состояние 21/2, которое находится ниже самых низких состояний 19/2, 17/2 и 15/2. Этому состоянию не хватает энергии для сильного распада частиц , и из-за большой разницы в спинах гамма-распад из состояния 21/2 в состояние 13/2 ниже очень маловероятен. Более вероятным вариантом распада является бета-распад, при котором образуется изомер с необычно долгим периодом полураспада — 14 секунд. [4]
Исключительным примером является состояние J=9 тантала-180 , которое представляет собой очень низколежащее ираст-состояние всего на 77 кэВ выше основного состояния. Основное состояние имеет J=1, что слишком велико для возникновения гамма-распада. Альфа- и бета-распад также подавляются настолько сильно, что образующийся изомер тантал-180m эффективно стабилен для всех практических целей, и его распад никогда не наблюдался. Тантал-180m - единственный известный в настоящее время изомер ираста, который является стабильным по наблюдениям.
Некоторые сверхтяжелые изотопы (например, коперниций -285) имеют более долгоживущие изомеры с периодом полураспада порядка минут. Это могут быть ирасты, но для этих нуклидов часто трудно определить точный угловой момент и энергию.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Гровер, Дж. Робб (май 1967 г.). «Расчеты по модели оболочки ядерных возбужденных состояний с наименьшей энергией и очень высоким угловым моментом» . Физ. Преподобный . 157 (4): 832–847. Бибкод : 1967PhRv..157..832G . дои : 10.1103/PhysRev.157.832 .
- ^ Гровер, Дж. Робб; Гровер, Дж. (июль 1967 г.). «Эффекты углового момента при гамма-излучении осколков деления» . Физ. Преподобный . 159 (4): 980–984. Бибкод : 1967PhRv..159..980T . дои : 10.1103/PhysRev.159.980 .
- ^ Гровер, Дж. Робб; Гилат, Джейкоб (май 1967 г.). «Выброс альфа-частиц из ядер, имеющих большие угловые моменты» . Физ. Преподобный . 157 (4): 823–831. Бибкод : 1967PhRv..157..823G . дои : 10.1103/PhysRev.157.823 .
- ^ Н. Маргинян; и др. (июнь 2003 г.). «Ираст-изомеры в 95 В, 95 ПД и 94 Pd» . Phys. Rev. C. 67 ( 6): 061301. Bibcode : 2003PhRvC..67f1301M . doi : 10.1103/PhysRevC.67.061301 .